直流開關(guān)變換器的精確建模和穩(wěn)定性分析方法研究.pdf

1、直流開關(guān)變換器在電力電子系統(tǒng)中有著非常重要的地位，但是對于其理論研究的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于其實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)隨著現(xiàn)代社會對開關(guān)變換器的性能要求逐漸變高，傳統(tǒng)的建模和分析方法也越來越難以滿足變換器的設(shè)計(jì)需求。針對單個(gè)變換器的傳統(tǒng)小信號建模方法對變換器的開關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行了平均化處理，忽略了其強(qiáng)非線性的特征，其模型并不準(zhǔn)確;而對級聯(lián)變換器進(jìn)行穩(wěn)定性分析的Middlebrook阻抗匹配理論，其判據(jù)基準(zhǔn)基于工程經(jīng)驗(yàn)，阻抗求解過于復(fù)雜，也不能保證精度。因此，本

2、課題以DC-DC開關(guān)變換器為研究對象，分別對單個(gè)開關(guān)變換器和級聯(lián)開關(guān)變換器的精確建模和穩(wěn)定性分析進(jìn)行了研究。
　　對單個(gè)DC-DC開關(guān)變換器，本課題選用了描述函數(shù)法對其建模和穩(wěn)定性分析。以boost變換器為例，推導(dǎo)了開關(guān)環(huán)節(jié)的描述函數(shù)，建立了基于描述函數(shù)法的模型并給出了穩(wěn)定性判據(jù)。從仿真和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在變換器系統(tǒng)穩(wěn)定到不穩(wěn)定的過渡區(qū)，傳統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法所得到的結(jié)論和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果存在不相符的情形，而使用描述函數(shù)法分析，可以確定這段

3、過渡區(qū)，從而得到比傳統(tǒng)的小信號模型穩(wěn)定性分析更為準(zhǔn)確的穩(wěn)定性分析結(jié)果，并用分岔圖進(jìn)一步驗(yàn)證了過渡區(qū)間的存在和范圍，最后對過渡區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)的低頻振蕩現(xiàn)象進(jìn)行了分析。
　　對級聯(lián)DC-DC開關(guān)變換器進(jìn)行了基于Floquet理論的建模和穩(wěn)定性分析。首先分析了Floquet理論應(yīng)用于DC-DC開關(guān)變換器的可行性和優(yōu)勢所在;然后以雙級buck變換器為例，推導(dǎo)了Floquet理論下的傳遞矩陣，給出了穩(wěn)定性判據(jù)，并用仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Floquet